Планетарни МицроБотс. Кредитна слика: НАСА Кликни за већу слику
Интервју са Пенни Бостон, И део
Ако желите путовати у далеке звезде или пронаћи живот у неком другом свету, потребно је мало планирања. Због тога је НАСА основала НИАЦ, НАСА-ин институт за напредне концепте. Посљедњих неколико година НАСА подстиче научнике и инжењере да размишљају ван оквира, да смисле идеје управо с ове стране научне фантастике. Нада се да ће се неке од ових идеја измолити и пружити агенцији технологије које може да користи 20, 30 или 40 година низводно.
НИАЦ обезбеђује финансирање на конкурентској основи. Финансира се само шачица од неколико десетина пристиглих приједлога. Финансирање И фазе је минимално, довољно је само да истраживачи изнесу своју идеју на папир. Ако идеја покаже заслуге, тада може добити финансирање фазе ИИ, омогућавајући истраживање да се настави од чистог концепта до фазе сировог прототипа.
Један од пројеката који су добили финансијску фазу ИИ почетком ове године била је сарадња др Пенелопе Бостон и др Стевена Дубовског на развоју „скочних микроботова“ способних за истраживање опасних терена, укључујући и подземне пећине. Ако се пројекат одустане, можда ће једног дана бити послати скакајући микроботи који траже живот испод површине Марса.
Бостон проводи пуно времена у пећинама, проучавајући микроорганизме који тамо живе. Директорица програма пећина и крша и ванредни професор у Нев Мекицо Тецх-у у Соцорро-у, Нев Мекицо. Дубовски је директор лабораторија за теренску и свемирску роботику МИТ-а на МИТ-у, Цамбридге, Массацхусеттс. Делимично је познат и по својим истраживањима вештачких мишића.
Часопис Астробиологи интервјуисао је Бостон убрзо након што су она и Дубовски добили грант фазу ИИ НИАЦ. Ово је први из дводелног интервјуа. Астробиологи Магазине (АМ): Ви и др Стевен Дубовски недавно сте добили средства од НИАЦ-а за рад на идеји коришћења минијатурних робота за истраживање подземних пећина на Марсу? Како је настао овај пројекат?
Пенни Бостон (ПБ): Прилично смо радили у пећинама на Земљи, гледајући микробне становнике ових јединствених средина. Мислимо да могу послужити као предлошци за тражење животних форми на Марсу и другим ванземаљским телима. Објавио сам чланак 1992. са Цхрисом МцКаиом и Мицхаелом Ивановом, сугеришући да ће подземље Марса бити последње уточиште живота на овој планети јер постаје све хладније и сушније током геолошког времена. То нас је увело у посао гледања у подземље на Земљи. Кад смо то учинили, открили смо да постоји невероватан низ организама који су наизглед аутохтони подземном површином. Они комуницирају са минералогијом и стварају јединствене биосигнатуре. Тако је за нас постало веома плодно подручје за проучавање.
Улазак у тешке пећине чак и на овој планети није тако лако. Превођење тога у роботске ванземаљске мисије захтева мало размишљања. Имамо добре податке о снимању са Марса који показују различите геоморфолошке доказе за најмање пећине од лава-цеви. Дакле, знамо да Марс има бар ону врсту пећине која би могла бити корисна научна мета за будуће мисије. Могуће је помислити да постоје и друге врсте пећина, а ми имамо један папир у штампи у предстојећем Посебном документу Геолошког друштва Америке који истражује јединствене механизме формирања пећина (спелеогенетски) на Марсу. Велика прекретница је како се снаћи на тако ригорозном и тешком терену.
АМ: Можете ли да опишете шта сте урадили у првој фази пројекта?
ПБ: У првој фази смо се желели фокусирати на роботске јединице које су биле мале, веома бројне (отуда и потрошиве), углавном аутономне, и које су имале мобилност која је била потребна за улазак у неравне терене. На основу сталног рада др Дубовског са роботским покретима активираним вештачким мишићима, дошли смо до идеје многих, многих, ситних малих сфера, величине тениских лоптица, које у основи скакућу, готово као мексички скакачки пасуљ. Они, тако речено, накупљају мишићну енергију, а онда се разбацују у разним правцима. Тако се крећу.
кредит: Рендер би Р.Д.Гус Фредерицк
Планетарно подешавање за истраживање великих планета и подземних површина. Кликните на слику за већи приказ.
Кредитна слика: Рендер би Р.Д.Гус Фредерицк
Прорачунали смо да бисмо вероватно могли да спакујемо око хиљаду тих момака у корисну масу величине једне од тренутних МЕР-ова (Марс Екплоратион Роверс). То би нам пружило флексибилност да трпимо губитак великог процента јединица и још увек имамо мрежу која би могла да врши реконструкцију и очитавање, снимање слика, а можда чак и неке друге научне функције.
АМ: Како се све ове мале сфере координирају једна са другом?
ПБ: Понашају се као рој. Они се међусобно односе користећи врло једноставна правила, али то ствара велику флексибилност у њиховом колективном понашању која им омогућава да удовоље захтевима непредвидивог и опасног терена. Крајњи производ који замислимо је флота ових малишана који се шаљу на неко обећавајуће место слетања, излазе из слета и затим прелазе на неко подземље или други опасан терен, где се распоређују као мрежа. Они стварају ћелијску комуникацијску мрежу, на бази чвор-чвор.
АМ: Да ли су у стању да контролишу смер у коме скачу?
ПБ: Имамо наду да они могу бити крајње способни. Док прелазимо у фазу ИИ, сарађујемо са Фритз Принтз-ом на Станфорду на ултра-минијатурним горивним ћелијама како бисмо напајали ове мале момке, што би им омогућило да могу да ураде прилично сложени низ ствари. Једна од тих способности је имати одређену контролу над правцем у коме иду. Постоје одређени начини на које могу бити изграђени што им омогућава да преференцијално оду у једном или другом правцу. Није баш толико прецизно као што би било да су они роллари на котачима само кренули правом стазом. Али они се преференцијално не могу више или мање кретати у правцу у којем желе да иду. Тако да предвиђамо да ће они имати бар грубу контролу над правцем. Али много њихове вредности има везе са њиховим кретањем роја као облаком који се шири.
Колико год чудесни МЕР-ови ровери, за врсту науке коју радим, потребно ми је нешто више налик идеји робота о инсектима коју је Роднеи Броокс покренуо на МИТ-у. Способност да се укључим у модел интелигенције инсеката и прилагодба за истраживање дуго ме привлачила. Ако то додам јединственој покретљивости коју пружа идеја скока др. Дубовског, мислим да може омогућити разумном проценту ових малих јединица да преживе преживе опасности терена испод површине - то ми се само чинило као чаробна комбинација.
ХБ: Дакле, у првој фази да ли се нешто од тога заиста изградило?
ПБ: Не. Фаза И, са НИАЦ-ом, је шестомесечна студија напрезања мозга, оловка која гура оловку, како би се проширило стање технике релевантних технологија. У фази ИИ, урадићемо ограничену количину прототипирања и тестирања на терену током двогодишњег периода. То је далеко мање од онога што би могло затребати за стварну мисију. Али, наравно, то је мандат НИАЦ-а, да прегледа технологију од 10 до 40 година. Мислимо да је то вероватно у опсегу од 10 до 20 година.
АМ: Какве сензоре или научну опрему сматрате да можете да ставите на то?
ПБ: Замишљање је очигледно нешто што бисмо желели да радимо. Како камере постају невероватно ситне и робусне, већ постоје јединице у опсегу величине које би се могле монтирати на ове ствари. Вероватно би неке јединице могле бити опремљене повећањем, па би се могло погледати текстуре материјала на који слете. Интегрисање слика снимљених сићушним камерама на пуно различитих малих јединица једно је од подручја за будући развој. То је изван опсега овог пројекта, али то је оно што мислимо за снимање. А онда, свакако хемијски сензори, способни да њушите и осетите хемијско окружење, што је врло критично. Све, од сићушних ласерских носа до јона селективних електрода за гасове.
Замишљамо да они нису сви идентични, већ цео ансамбл, са довољно различитих врста јединица опремљених различитим сензорима, тако да би вероватноћа и даље била велика, чак и с обзиром на прилично велике губитке броја јединица, да и даље би имао комплетан пакет сензора. Иако свака појединачна јединица не може имати огроман оптерећење сензора, могла би вам бити довољна да би се могла знатно преклапати са својим колегама.
АМ: Да ли ће бити могуће урадити биолошко тестирање?
ПБ: Мислим да јесам. Особито ако замислите временски оквир који гледамо, уз напредак који стиже на мрежу, од свега, од квантних тачкица до уређаја лабораторијских на чипу. Наравно, потешкоћа је добијање узорка од материјала. Али кад имамо посла са малим јединицама које додирују земљу, попут наших скочних микроботова, можда ћете бити у могућности да их поставите директно на материјал који желе да тестирају. У комбинацији са микроскопијом и сликама са ширим пољем, мислим да постоји могућност да се уради неки озбиљан биолошки посао.
АМ: Имате ли идеју о томе које су прекретнице које желите да постигнете током свог двогодишњег пројекта?
ПБ: Очекујемо да ћемо до марта можда имати сирове прототипове који имају одговарајућу покретљивост. Али то је можда претерано амбициозно. Једном када имамо мобилне јединице, наш план је да урадимо теренско тестирање у правим пећинама од лава-цеви о којима вршимо науку у Новом Мексику.
Место на терену је већ тестирано. Као део И фазе изашла је група МИТ и научила сам их мало о пећини и каквом је терену заправо био. Био је то велики отвор за очи. Једна је ствар дизајнирати роботе за дворане МИТ-а, али друга је ствар дизајнирати их за стјеновита окружења у стварном свијету. Било је то врло едукативно искуство за све нас. Мислим да имају прилично добру представу какви су услови да се морају упознати са својим дизајном.
АМ: Који су то услови?
ПБ: Изузетно нераван терен, пуно пукотина у које би се ови момци могли привремено заглавити. Потребни су нам начини рада који ће им омогућити да се извуку, бар са разумном шансом за успех. Изазови комуникације путем вида на врло грубој површини. Прелазак преко великих громада. Заглављивање у малим пукотинама. Такве ствари.
Лава није глатка. Унутрашњост лава цеви је суштински глатка након што се формирају, али постоји пуно материјала који се скупља и пукне и пада. Дакле, постоје гомиле од рушевина које се могу уоколо и заобићи, и пуно елевацијских промена. А то су ствари које конвенционални роботи немају могућност да ураде.
Изворни извор: НАСА Астробиологи
